Aerodinamičke karakteristike tangencijalnih lopatica ventilatora. Ushakov, Konstantin Andreevich - Aerodinamika aksijalnih ventilatora i elemenata njihove strukture. Primjer karakteristika ventilatora kada je opremljen električnim motorom
Aerodinamičke karakteristike ventilatora pokazuju protok ventilatora ovisno o tlaku. Određeni tlak odgovara određenom protoku zraka, što je ilustrirano krivuljom ventilatora.
Slika 28. Aerodinamičke karakteristike ventilatora i mreže
Karakteristike mreže
Otpor ventilacijskog sustava pri različitim protokima prikazan je na grafu karakteristika mreže. Radna točka ventilatora je točka sjecišta mrežne karakteristike i krivulje ventilatora. Prikazuje karakteristike protoka za određenu mrežu kanala.
Svaka promjena tlaka u ventilacijskom sustavu dovodi do nove karakteristike mreže. Ako tlak raste, mrežna karakteristika bit će slična liniji B. Kada se tlak smanji, linija sustava bit će slična liniji C. (pod pretpostavkom da broj okretaja impelera ostaje nepromijenjen).
Slika 29. Promjene tlaka dovode do novih mrežnih krivulja
Ako je stvarni otpor mreže predstavljen krivuljom B, radna točka se pomiče s 1 na 2. To također povlači za sobom smanjenje protoka zraka. Na isti način, protok zraka će se povećati ako otpor mreže odgovara liniji C.
Slika 30: Povećanje ili smanjenje brzine ventilatora
Da biste dobili protok zraka sličan izračunatom, u prvom slučaju (gdje mrežna karakteristika odgovara B) možete jednostavno povećati brzinu ventilatora. Radna točka (4) će se u ovom slučaju nalaziti na sjecištu mrežne karakteristike B i krivulje ventilatora za veću brzinu vrtnje. Isto tako, brzina ventilatora može se smanjiti ako stvarna karakteristika mreže odgovara liniji C.
Slika 31: Razlika tlaka pri različitim brzinama vrtnje
U oba slučaja postojat će određena razlika u performansama tlaka u odnosu na mrežne karakteristike za koje su proračuni provedeni, a to je prikazano kao ΔR1 i ΔR2 na slici. To znači da je radna točka za projektiranu mrežu odabrana za postizanje maksimalne učinkovitosti, a svako povećanje ili smanjenje brzine ventilatora rezultira smanjenjem učinkovitosti.
Učinkovitost i karakteristike mreže
Kako biste olakšali odabir ventilatora, možete iscrtati nekoliko mogućih karakteristika mreže na grafikonu ventilatora, a zatim vidjeti između kojih karakteristika radi određena vrsta ventilatora. Ako mrežne karakteristike numeriramo od 0 do 10, ventilator će slobodno puhati (maksimalni protok zraka) na liniji 10, a prigušnica (nulti protok) na liniji 0. To znači da ventilator na liniji 4 sustava proizvodi 40% slobodnog teći.
Slika 32. Mrežne karakteristike (0-10) na fan grafu
Učinkovitost ventilatora ostaje konstantna duž cijele mrežne karakteristike.
Ventilatori s unatrag zakrivljenim lopaticama često imaju veću učinkovitost od ventilatora s naprijed zakrivljenim lopaticama. No viša razina učinkovitosti ovih ventilatora moguća je samo u ograničenom području, gdje je karakteristika mreže predstavljena manjim protokom pri određenom tlaku nego kod ventilatora s naprijed zakrivljenim lopaticama.
Kako biste postigli slične brzine protoka kao ventilatori zakrivljeni prema naprijed, a da pritom zadržite visoku razinu učinkovitosti, morate odabrati veći ventilator zakrivljen unatrag.
Slika 33. Vrijednosti učinkovitosti za centrifugalne ventilatore slične veličine s unatrag i naprijed zakrivljenim lopaticama
Ventilatori opće namjene koriste se za rad na čistom zraku čija je temperatura manja od 80 stupnjeva. Posebni ventilatori otporni na toplinu dizajnirani su za pokretanje toplijeg zraka. Za rad u agresivnim i eksplozivnim okruženjima proizvode se posebni ventilatori otporni na koroziju i eksploziju. Kućište i dijelovi antikorozivnog ventilatora izrađeni su od materijala koji kemijski ne reagiraju s korozivnim tvarima transportiranog plina. Protueksplozijski dizajn eliminira mogućnost iskrenja unutar kućišta (kućišta) ventilatora i pojačanog zagrijavanja njegovih dijelova tijekom rada. Za premještanje prašnjavog zraka koriste se posebni ventilatori za prašinu. Veličine ventilatora karakterizirane su brojem koji označava promjer impelera ventilatora, izražen u decimetrima.
Prema principu rada ventilatori se dijele na centrifugalne (radijalne) i aksijalne. Niskotlačni centrifugalni ventilatori stvaraju ukupni tlak do 1000 Pa; ventilatori srednjeg pritiska - do 3000 Pa; a visokotlačni ventilatori razvijaju tlak od 3000 Pa do 15000 Pa.
Centrifugalni ventilatori proizvode se s diskastim i diskastim impelerima:
Lopatice impelera su postavljene između dva diska. Prednji disk je u obliku prstena, stražnji je čvrst. Lopatice kotača bez diska pričvršćene su na glavčinu. Spiralno kućište centrifugalnog ventilatora postavlja se na neovisne nosače ili na zajednički okvir s elektromotorom.
Aksijalni ventilatori odlikuju se visokim učinkom, ali niskim tlakom, stoga se široko koriste u općoj ventilaciji za premještanje velikih količina zraka pri niskom tlaku. Ako se impeler aksijalnog ventilatora sastoji od simetričnih lopatica, tada je ventilator reverzibilan.
Dijagram aksijalnog ventilatora:
Krovni ventilatori proizvode se aksijalni i radijalni; postavljaju se na krovove i na krovne podove zgrada. Rotor aksijalnih i radijalnih krovnih ventilatora rotira u vodoravnoj ravnini. Sheme rada aksijalnih i radijalnih (centrifugalnih) krovnih ventilatora V:
Aksijalni krovni ventilatori koriste se za opću ispušnu ventilaciju bez mreže zračnih kanala. Radijalni krovni ventilatori razvijaju veće tlakove, tako da mogu raditi i bez mreže i s mrežom zračnih kanala spojenih na njih.
Odabir ventilatora na temelju aerodinamičkih karakteristika.
Za svaki ventilacijski sustav, aspiracijsku ili pneumatsku transportnu instalaciju odabire se ventilator pojedinačno, koristeći grafove aerodinamičkih karakteristika više ventilatora. Na temelju tlaka i protoka zraka u svakom grafu nalazi se radna točka koja određuje učinkovitost i brzinu vrtnje impelera ventilatora. Uspoređujući položaj radne točke na različitim karakteristikama, odaberite ventilator koji daje najveću učinkovitost pri zadanim vrijednostima tlaka i protoka zraka.
Primjer. Proračun ventilacijske jedinice pokazao je ukupni gubitak tlaka u sustavu Hc = 2000 Pa pri potrebnom protoku zrakaQs=6000 m³/sat. Odaberite ventilator koji može nadvladati ovaj mrežni otpor i pružiti potrebne performanse.
Za odabir ventilatora uzima se njegov proračunski tlak s faktorom sigurnostik=1,1:
Hb= kHc; Nv=1,1·2000=2200 (Pa).
Potrošnja zraka izračunava se uzimajući u obzir sve neproduktivne usise.Q u= Qs=6000 (m³/sat). Razmotrimo aerodinamičke karakteristike dvaju sličnih brojeva ventilatora, čiji raspon radnih vrijednosti uključuje vrijednosti projektiranog tlaka i protoka zraka projektirane ventilacijske instalacije:
Aerodinamičke karakteristike ventilatora 1 i ventilatora 2.
Na raskrižju vrijednosti Pv=2200 Pa i Q=6000 m³/sat označava radnu točku. Najveću učinkovitost određuje karakteristika ventilatora 2: učinkovitost=0,54; brzina vrtnje impeleran=2280 o/min; periferna brzina ruba kotačau~42 m/s.
Periferna brzina rotora 1. ventilatora (u~38 m/sec) znatno manje, što znači da će buka i vibracije koje stvara ovaj ventilator biti manji, a radna pouzdanost instalacije veća. Ponekad se prednost daje sporijem ventilatoru. Ali radna učinkovitost ventilatora mora biti najmanje 0,9 njegove maksimalne učinkovitosti. Usporedimo još dvije aerodinamičke karakteristike koje su prikladne za odabir ventilatora za istu ventilacijsku instalaciju:
Aerodinamičke karakteristike ventilatora 3 i ventilatora 4.
Učinkovitost ventilatora 4 je blizu maksimuma (0,59). Brzina rotacije njegovog rotoran=2250 o/min. Učinkovitost trećeg ventilatora je nešto manja (0,575), ali je brzina rotacije rotora znatno manja:n=1700 o/min. Ako je razlika u učinkovitosti mala, poželjan je treći ventilator. Ako izračuni snage pogona i motora pokazuju slične rezultate za oba ventilatora, treba odabrati ventilator 3.
Proračun potrebne snage za pogon ventilatora.
Snaga potrebna za pogon ventilatora ovisi o pritisku koji stvaraHu (Pa), premješteni volumen zrakaQu (m³/sec) i faktor učinkovitosti:
N u= H V ·Q V/1000·učinkovitost (kW); Hb=2200 Pa; Qh=6000/3600=1,67 m³/sek.
Učinkovitost ventilatora 1, 2, 3 i 4 unaprijed odabranih prema aerodinamičkim karakteristikama, redom: 0,49; 0,54; 0,575; 0,59.
Zamjenom vrijednosti tlaka, protoka i učinkovitosti u formulu za izračun dobivamo sljedeće vrijednosti snage za svaki pogon ventilatora: 7,48 kW, 6,8 kW, 6,37 kW, 6,22 kW.
Proračun snage elektromotora za pogon ventilatora.
Snaga elektromotora ovisi o vrsti njegovog prijenosa s osovine motora na osovinu ventilatora, au proračunu se uzima u obzir odgovarajućim koeficijentom (ktraka). Nema gubitka snage kada je impeler ventilatora izravno postavljen na osovinu elektromotora, tj. učinkovitost takvog prijenosa je 1. Učinkovitost spajanja osovine ventilatora i elektromotora pomoću spojke je 0,98. Za postizanje potrebne brzine vrtnje rotora ventilatora koristimo pogon klinastim remenom, čija je učinkovitost 0,95. Gubici u ležajevima uzimaju se u obzir koeficijentomkn=0,98. Prema formuli za izračunavanje snage elektromotora:
N el= N V / k traka k P
dobivamo sljedeće snage: 8,0 kW; 7,3 kW; 6,8 kW; 6,7 kW.
Instalirana snaga elektromotora uzeta je s faktorom sigurnostikz=1,15 za motore snage manje od 5 kW; za motore preko 5 kWk z=1,1:
N y= k h· N elektronička pošta
Uzimajući u obzir faktor sigurnostikz=1,1 konačna snaga elektromotora za 1. i 2. ventilator bit će 8,8 kW i 8 kW; za 3. i 4. 7,5 kW i 7,4 kW. Prva dva ventilatora bi morala biti opremljena motorom od 11 kW, za svaki ventilator iz drugog para dovoljna je snaga elektromotora od 7,5 kW. Odabiremo ventilator 3: budući da je energetski manje intenzivan od veličine 1 ili 2; i kao sporiji i pouzdaniji u radu u usporedbi s ventilatorom 4.
Brojevi ventilatora i grafikoni aerodinamičkih karakteristika u primjeru odabira ventilatora uzeti su uvjetno i ne odnose se na bilo koju marku i standardnu veličinu. (A mogli su.)
Proračun promjera pogonskih remenica ventilatora klinastog remena.
Pogon s klinastim remenom omogućuje vam odabir željene brzine vrtnje rotora ugradnjom remenica različitih promjera na osovinu motora i pogonsku osovinu ventilatora. Određuje se prijenosni omjer brzine vrtnje osovine elektromotora prema brzini vrtnje rotora ventilatora:nuh/ nV.
Pogonske remenice klinastog remena odabiru se tako da omjer promjera pogonske remenice ventilatora i promjera remenice na osovini elektromotora odgovara omjeru brzina vrtnje:
DV/ Duh= nuh/ nV
Omjer promjera pogonske remenice i promjera pogonske remenice naziva se prijenosni omjer remena.
Primjer. Odaberite remenice za pogon klinastim remenom ventilatora s brzinom vrtnje impelera od 1780 o/min, pogonjen elektromotorom snage 7,5 kW i brzinom vrtnje od 1440 o/min. Prijenosni omjer:
nuh/ nV=1440/1780=0,8
Potrebnu brzinu vrtnje rotora osigurat će sljedeća oprema: remenica na ventilatoru promjera 180 mm , remenica na elektromotoru s promjer 224 mm.
Sheme prijenosa klinastog remena ventilatora koji povećava i smanjuje brzinu vrtnje rotora:
Slika 7.24. Ugradnja TsAGI aksijalnog ventilatora tipa U.
Riža. 7.23. Krovni aksijalni ventilator.
1-sigurnosna rešetka; 2- kolektor; 3- tijelo; 4- elektromotor; 5- impeler; 6- difuzor; 7- ventil; 8-kišobran.
Trenutno je započela proizvodnja ovog ventilatora u modifikaciji krova (slika 7.23). U ovom slučaju, kotač ventilatora rotira u vodoravnoj ravnini, postavljajući se na osovinu okomito postavljenog elektromotora, montiranog na tri nosača u ljusci (kućištu).
Cijela instalacija je smještena u kratkom cjevovodu, opremljenom sigurnosnom rešetkom na strani ulaza zraka i kišobranom na strani izlaza.
Agregati se proizvode u ventilacijskim veličinama br. 4, 5, 6, 8, 10 i 12. Prema katalogu maksimalna obodna brzina je 45 m/s. Maksimalno razvijeni statički tlak doseže 10-11 kg/m2 pri statičkoj učinkovitosti 0,31.
TsAGI aksijalni ventilatori tipa U (univerzalni) imaju složeniji dizajn. Kotač ventilatora sastoji se od čahure velikog promjera (0,5 D), na kojoj je učvršćeno 6 ili 12 šupljih lopatica. Svaka je oštrica zakovicama pričvršćena na šipku, koja je zauzvrat uvrnuta u posebno staklo i pričvršćena maticama u rukavcu. Noževi su rotirajući i mogu se postaviti pod kutom od 10 do 25° u odnosu na ravninu rotacije kotača (slika 7.24). Ugradnja lopatica pod potrebnim kutom provodi se prema oznakama na bočnoj površini čahure.
Mogućnost promjene kuta lopatica, odnosno promjene geometrije kotača, daje ovom ventilatoru svestranost, budući da se tlak koji razvija povećava s povećanjem kuta lopatica.
Ventilator je dizajniran da ga pokreće elektromotor preko klinastog remena, tako da je kotač ventilatora postavljen na osovinu. Osovina ima dva ležaja čija su kućišta smještena u kutijastim držačima. Svaki držač ima četiri lijevane šipke koje završavaju ravnim nožicama s rupama za pričvrsne vijke. Držači sa šipkama i nožicama čine dva okvira na kojima se drži kotač. Pogonska remenica nalazi se u konzoli na kraju osovine. Trenutno se (uglavnom za potrebe tekstilne industrije) proizvode ventilatori s 12 lopatica br. 12, 16 i 20 koji su vrlo izdržljivi i omogućavaju periferne brzine do 80-85 m/s..
Uzimajući u obzir da tlak koji razvija ventilator tipa Y ovisi o kutu ugradnje lopatica, tipičan ventilator treba izraditi za svaki kut posebno. Stoga je za ventilatore tipa U dana posebna univerzalna karakteristika koja pokriva područja rada ventilatora u različitim uvjetima.
Učinak tri veličine ventilatora kreće se od 1-6000 do 100.000 m 3 /h. Razvijeni pritisci kreću se od 11 kg/m2(s noževima postavljenim pod kutom od 10°) do 35-40 kg/m2(kada se oštrice postavljaju pod kutom.
Elektromotor koji pokreće kotač ventilatora obično se nalazi na podu uz zid prostorije, u otvoru u koji je ventilator montiran.
Maksimalna učinkovitost ventilatora (pri kutu lopatica od 20°) doseže 0,62. Pri manjim i većim kutovima ugradnje učinkovitost neznatno opada (na 0,5 na 10° i na 0,58 na 25°).
Aerodinamički dizajn ventilatora podrazumijeva skup osnovnih strukturnih elemenata raspoređenih u određenom slijedu i karakteriziraju protočni dio stroja kroz koji prolazi zrak. Ventilator VOD11P implementira aerodinamički dizajn prikazan na sl. 7.25 (RK1 + NA + RK2 + SA), tj. zrak se usisava u ventilator iz kanala 5 kroz kolektor 6 pod djelovanjem aerodinamičkih sila koje proizlaze iz rotacije lopatica 8 impelera RK 1.
Slika 7.25 Aerodinamički dizajn ventilatora VOD11P
Kada napušta kotač, vrtložni tok zraka udara u lopatice 9 vodeće lopatice NA1, koja ga okreće i usmjerava na lopatice 10 rotora drugog stupnja RK2. Istodobno se u NA prije ulaska u RK2 provodi blagi zaokret protoka u smjeru suprotnom od rotacije rotora, što pomaže povećati trakciju na drugom kotaču. Nakon RK2 tok ulazi u uređaj za ravnanje SA. Uz pomoć lopatica 11, SA vrti tok i usmjerava ga u difuzor, izrađen u obliku ekspandirajućeg konusa 14 i ljuske 13. U difuzoru, duž toka, površina otvorenog presjeka se povećava, stoga , pritisak brzine se smanjuje, a tlak raste. Istodobno se povećava i statički tlak.
Rotori RK1 i RK2 čvrsto su pričvršćeni na osovinu 4, postavljeni su u ležajeve 3 i 12 i primaju rotaciju od motora 1 preko spojke 2. Oklop 7 služi za izjednačavanje protoka zraka koji se uvlači u ventilator.
Na slici 7.26. U presjeku je prikazan ventilator VOD11P koji je namijenjen za ventilaciju rudarskih radova u rudarskim prostorima i pojedinačnim komorama, a koristi se i kod potapanja rudarskih okana, u instalacijama grijanja, u velikim poduzećima itd.
Ventilator se sastoji od rotora - osovine 2 s dva impelera 4 i 10, kruto pričvršćenih na osovinu pomoću ključeva 3 i prstenova za zaključavanje. Rotori prvog stupnja RK1 i drugog stupnja RK2 imaju identičnu konstrukciju, sastoje se od 4 čahure na kojima je smješteno 12 lopatica od polimernog materijala. Noževi 8 i 11 ugrađeni su u posebne utičnice, pričvršćene odstojnim opružnim prstenovima 6 i pritisnute oprugama 5 na glavčinu kotača. Ovo pričvršćivanje lopatica omogućuje vam da ih ručno okrećete kroz posebne prozore u kućištu kada je ventilator zaustavljen unutar ugradbenih kutova od 15 - 45 0 za regulaciju protoka i tlaka. Kućište ventilatora sastoji se od dva odvojiva dijela, gornji 7 i donji 15, izrađeni od čeličnog lijeva u obliku razdjelnog cilindra.
Ventilatori su uređaji dizajnirani za stvaranje protoka zraka (općenito plina). Glavni zadatak koji se rješava upotrebom ovih uređaja u opremi za ventilaciju, klimatizaciju i obradu zraka je stvaranje u sustavu zračnih kanala uvjeta za kretanje zračnih masa od mjesta unosa do mjesta emisije ili potrošača.
Za učinkovit rad opreme, strujanje zraka koje stvara ventilator mora svladati otpor sustava zračnih kanala uzrokovan zaokretima vodova, promjenama njihovog poprečnog presjeka, pojavom turbulencije i drugim čimbenicima.
Kao rezultat toga, dolazi do pada tlaka, što je jedan od najvažnijih karakterističnih pokazatelja koji utječu na izbor ventilatora (osim njega, performanse, snaga, razina buke itd. igraju glavnu ulogu). Ove karakteristike ovise, prije svega, o dizajnu uređaja i principima rada koji se koriste.
Svi mnogi dizajni ventilatora podijeljeni su u nekoliko glavnih tipova:
- Radijalno (centrifugalno);
- Aksijalni (aksijalni);
- Dijametralno (tangencijalno);
- dijagonala;
- Kompaktni (hladnjaci)
Centrifugalni (radijalni) ventilatori
U uređajima ovog tipa zrak se usisava duž osi rotora i ispušta pod utjecajem centrifugalnih sila koje se razvijaju u području njegovih lopatica u radijalnom smjeru. Korištenje centrifugalnih sila omogućit će korištenje takvih uređaja u slučajevima kada je potreban visoki tlak.
Učinak radijalnih ventilatora uvelike ovisi o dizajnu impelera i obliku lopatica (lopatica).
Na temelju ove značajke rotori radijalnih ventilatora dijele se na uređaje s lopaticama:
- zakrivljena leđa;
- izravno, uključujući odbijeno;
- pognut naprijed.
Impeleri s unatrag zakrivljenim lopaticama
Takav impeler (B na slici) karakterizira značajna ovisnost učinka o tlaku. Prema tome, radijalni ventilatori ove vrste su učinkoviti kada rade na uzlaznoj (lijevoj) grani karakteristike. Kada se koristi u ovom načinu rada, postiže se razina učinkovitosti do 80%. Istodobno, geometrija lopatica omogućuje postizanje niske razine buke pri radu.
Glavni nedostatak takvih uređaja je prianjanje čestica u zraku na površinu lopatica. Stoga se takvi ventilatori ne preporučuju za onečišćene sredine.
Rotori s ravnom lopaticom
U takvim impelerima (oblik R na slici) eliminiran je rizik površinske kontaminacije nečistoćama sadržanim u zraku. Takvi uređaji pokazuju učinkovitost do 55%. Kada koristite ravne unatrag zakrivljene oštrice, performanse se približavaju onima uređaja s unatrag zakrivljenim oštricama (postiže se učinkovitost do 70%).
Impeleri s naprijed zakrivljenim lopaticama
Za ventilatore koji koriste ovaj dizajn (F na slici), učinak promjena tlaka na protok zraka je zanemariv.
Za razliku od rotora s unatrag zakrivljenim lopaticama, najveća učinkovitost takvih rotora postiže se pri radu na desnoj (silaznoj) grani karakteristike, a njezina razina iznosi do 60%. Sukladno tome, pod jednakim uvjetima, ventilator s impelerom tipa F nadmašuje uređaje opremljene impelerom u pogledu dimenzija rotora i ukupnih dimenzija.
Aksijalni (aksijalni) ventilatori
Za takve uređaje, i ulazni i izlazni protok zraka usmjereni su paralelno s osi rotacije rotora ventilatora.
Glavni nedostatak takvih uređaja je njihova niska učinkovitost pri korištenju slobodno rotirajuće opcije instalacije.
Značajno povećanje učinkovitosti postiže se zatvaranjem ventilatora u cilindrično kućište. Postoje i druge metode za poboljšanje performansi, kao što je postavljanje vodećih lopatica izravno iza impelera. Takve mjere omogućuju postizanje učinkovitosti aksijalnih ventilatora od 75% bez upotrebe vodećih lopatica i čak 85% pri njihovoj ugradnji.
Dijagonalni ventilatori
S aksijalnim protokom zraka nemoguće je stvoriti značajnu razinu ekvivalentnog tlaka. Povećanje statičkog tlaka može se postići korištenjem dodatnih sila za stvaranje strujanja zraka, na primjer, centrifugalne sile, koje djeluju u radijalnim ventilatorima.
Dijagonalni ventilatori su svojevrsni hibridi aksijalnih i radijalnih uređaja. U njima se usisavanje zraka provodi u smjeru koji se podudara s osi rotacije. Zbog dizajna i rasporeda lopatica impelera postiže se otklon strujanja zraka od 45 stupnjeva.
Tako se u kretanju zračnih masa pojavljuje radijalna komponenta brzine. Time je moguće postići povećanje tlaka zbog djelovanja centrifugalnih sila. Učinkovitost dijagonalnih uređaja može biti do 80%.
Crossflow ventilatori
U uređajima ove vrste, protok zraka uvijek je usmjeren tangencijalno na rotor.
To omogućuje postizanje značajnih performansi čak i s malim promjerima impelera. Zahvaljujući ovim značajkama, dijametralni uređaji postali su rašireni u kompaktnim instalacijama kao što su zračne zavjese.
Učinkovitost ventilatora koji koriste ovaj princip rada doseže 65%.
Aerodinamičke karakteristike ventilatora
Aerodinamička karakteristika odražava ovisnost protoka (performanse) ventilatora o tlaku.
Na njemu se nalazi radna točka koja pokazuje trenutni protok pri određenoj razini tlaka u sustavu.
Karakteristike mreže
Mreža zračnih kanala pri različitim brzinama protoka ima različit otpor gibanju zraka. Upravo taj otpor određuje tlak u sustavu. Ova se ovisnost odražava mrežnom karakteristikom.
Pri konstruiranju aerodinamičkih karakteristika ventilatora i mrežnih karakteristika u jednom koordinatnom sustavu, radna točka ventilatora nalazi se u njihovom sjecištu.
Proračun karakteristika mreže
Za konstrukciju karakteristika mreže koristi se ovisnost
U ovoj formuli:
- dP – tlak ventilatora, Pa;
- q – protok zraka, kubični m/h ili l/min;
- k – konstantni koeficijent.
- Prva točka koja odgovara radnoj točki ventilatora ucrtana je na aerodinamičku karakteristiku. Na primjer, radi pri tlaku od 250 Pa, stvarajući protok zraka od 5000 kubnih metara na sat. (točka 1 na slici).
- Formula određuje koeficijent kk = dP/q2 Za primjer koji se razmatra, njegova će vrijednost biti 0,00001.
- Nasumično je odabrano nekoliko odstupanja tlaka za koje se brzina protoka ponovno izračunava. Na primjer, s odstupanjem tlaka od -100 Pa (rezultantna vrijednost 150 Pa) i +100 Pa (rezultantna vrijednost 350 Pa), protok zraka izračunat formulom će. biti 3162 odnosno 516 kubnih metara na sat.
Svaka vrijednost otpora mreže kanala ima vlastitu mrežnu karakteristiku. Izgrađeni su na sličan način.
Kao rezultat toga, uz održavanje brzine vrtnje ventilatora, radna točka se pomiče duž aerodinamičke karakteristike. Kako se otpor povećava, radna točka se pomiče iz položaja 1 u položaj 2, što uzrokuje smanjenje protoka zraka. Naprotiv, kada se otpor smanji (prijelaz u točku 3a linije C), protok zraka će se povećati.
Dakle, odstupanje stvarnog otpora sustava zračnih kanala od izračunatog dovodi do odstupanja između protoka zraka i projektiranih vrijednosti, što može negativno utjecati na performanse sustava u cjelini. Glavna opasnost od takvog odstupanja leži u nemogućnosti ventilacijskih sustava da učinkovito obavljaju svoje dodijeljene zadatke.
Odstupanje protoka zraka od izračunatog može se kompenzirati promjenom brzine vrtnje ventilatora. U tom slučaju dobiva se nova radna točka koja leži na sjecištu mrežne karakteristike i aerodinamičke karakteristike iz obitelji koja odgovara novoj brzini vrtnje.
Sukladno tome, kako se otpor povećava ili smanjuje, bit će potrebno prilagoditi brzinu rotacije tako da se radna točka pomiče u položaj 4, odnosno 5.
U tom slučaju dolazi do odstupanja tlaka od izračunatih karakteristika mreže (veličina promjena prikazana je na slici).
U praksi, pojava takvih odstupanja ukazuje na to da se način rada ventilatora razlikuje od onog koji je izračunat radi maksimalne učinkovitosti. Oni. regulacija brzine u smjeru povećanja ili smanjenja dovodi do gubitka učinkovitosti ventilatora i sustava u cjelini.
Ovisnost učinkovitosti ventilatora o karakteristikama mreže
Kako bi se pojednostavio odabir ventilatora, nekoliko karakteristika mreže temelji se na njegovim aerodinamičkim karakteristikama. Najčešće se koristi 10 redaka čiji brojevi zadovoljavaju uvjet
L = (dPd / dP)1/2
- L – karakteristični broj mreže;
- dPd – dinamički tlak, Pa;
- dP – vrijednost ukupnog tlaka.
U ovom slučaju, učinkovitost ventilatora, koja je određena omjerom
- dP – ukupni tlak, Pa;
- q – protok zraka, kubni m/h;
- P – snaga, W
U tom smislu, zanimljivo je usporediti učinkovitost radijalnih ventilatora s naprijed i unatrag zakrivljenim lopaticama impelera. Za prve je maksimalna vrijednost ovog pokazatelja često viša nego za druge. Međutim, ovaj odnos se održava samo kada se radi u području karakteristika mreže koje odgovaraju nižim brzinama protoka pri danoj vrijednosti tlaka.
Kao što se može vidjeti na slici, pri visokim razinama protoka zraka, unatrag zakrivljeni ventilatori će zahtijevati veći promjer impelera kako bi se postigla jednaka učinkovitost.
Aerodinamički gubici u mreži i pravila za ugradnju ventilatora
Tehničke karakteristike ventilatora odgovaraju onima koje je proizvođač naveo u tehničkoj dokumentaciji ako su ispunjeni uvjeti za njihovu ugradnju.
Glavna je ugradnja ventilatora na ravni dio zračnog kanala, a njegova duljina mora biti najmanje jedan i tri puta veći od promjera ventilatora na usisnoj i ispusnoj strani.
Kršenje ovog pravila dovodi do povećanja dinamičkih gubitaka i, kao posljedica toga, do povećanja pada tlaka. Ako se ta razlika poveća, protok zraka se može znatno smanjiti u usporedbi s izračunatim vrijednostima.
Mnogi čimbenici utječu na razinu dinamičkih gubitaka, performanse i učinkovitost. Sukladno tome, prilikom ugradnje ventilatora moraju se ispuniti i drugi zahtjevi.
Usisna strana:
- ventilator je postavljen na udaljenosti od najmanje 0,75 promjera od najbližeg zida;
- presjek ulaznog zračnog kanala ne smije se razlikovati od promjera ulaznog otvora za više od +12 i -8%;
- duljina zračnog kanala na strani ulaza zraka mora biti veća od 1,0 puta promjera ventilatora;
- prisutnost prepreka za prolaz protoka zraka (zaklopke, grane, itd.) je neprihvatljivo.
- promjena poprečnog presjeka zračnog kanala ne smije biti veća od 15% odnosno 7% u smjeru smanjenja i povećanja;
- duljina ravnog dijela cjevovoda na izlazu mora biti najmanje 3 promjera ventilatora;
- Kako bi se smanjio otpor, ne preporučuje se korištenje zavoja pod kutom od 90 stupnjeva (ako je potrebno okrenuti glavnu liniju, treba ih dobiti iz dva zavoja od po 45 stupnjeva).
Posebni zahtjevi za snagu ventilatora
Visoki pokazatelji energetske učinkovitosti jedan su od glavnih zahtjeva koji se primjenjuju u evropske zemlje na svu opremu, uključujući ventilacijske sustave zgrada. U skladu s tim, Švedski institut za unutarnju klimu (Svenska Inneklimatinsitutet) razvio je integralni koncept procjene učinkovitosti ventilacijske opreme na temelju tzv. specifične snage ventilatora.
Ovaj pokazatelj podrazumijeva omjer ukupne energetske učinkovitosti svih ventilatora uključenih u sustav prema ukupnom protoku zraka u ventilacijskim kanalima zgrade. Što je niža rezultirajuća vrijednost, veća je učinkovitost opreme.
Ova procjena čini osnovu za preporuke za kupnju i ugradnju ventilacijskih sustava za različite sektore i industrije. Dakle, za gradske zgrade preporučena vrijednost ne bi trebala prelaziti 1,5 pri ugradnji novih sustava i 2,0 za opremu nakon popravka.
